Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТОВ

Изобретение предназначено для проведения процессов в системах твердое тело-жидкость, жидкость-жидкость и может быть использовано для экстрагирования (выщелачивания) ценных компонентов из растительного сырья, растворения твердых компонентов, получения однородных систем из нерастворимых жидкостей и т.п. в пищевой, химической, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен [1] технологический процесс получения сока из замороженного плодово-ягодного сырья. Замороженные плоды или ягоды подвергают дроблению на дробилке с рифлеными вальцами. Измельченную массу помещают в полиэтиленовые мешки и дефростируют путем кратковременного погружения мешков в горячую воду. Дефростированное сырье передают на получение сока прессованием или диффузионным способом в диффузорах. Для диффузии используют воду, в которой проводили дефростацию ягод (плодов). Диффузию осуществляют в батарее, содержащей 5…10 диффузоров. Взамен диффузионных батарей могут быть использованы непрерывно действующие экстракторы шнекового или секционного типов. Однако описанный в [1] технологический процесс отличается длительностью, наличием нескольких последовательных стадий, для проведения которых требуется различное оборудование, потребляющее энергию с невысоким КПД. Кроме того, при размораживании, измельчении и прессовании имеют место потери сока, что отрицательно сказывается на качестве продукта.

Наиболее близким по техническому решению является способ получения экстрактов [2], согласно которому операции размораживания, измельчения и экстрагирования замороженного плодово-ягодного сырья проводят в экстракторе в поле низкочастотных механических колебаний с помощью вибрационной тарелки с диаметром отверстий 3…5 мм. Вибрационная тарелка установлена с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости с частотой 500-600 мин^-1 и амплитудой 14…16 мм. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс, сократить время и энергозатраты на переработку сырья, а также повысить качество готового продукта.

Вибрационное воздействие по [2] осуществляется в течение 15…25 минут до установления постоянной концентрации сухих водорастворимых веществ в экстракте. Далее аппарат опорожняют и проводят разделение твердой и жидкой фаз.

Способ, описанный в [2], имеет следующие недостатки: неэффективное использование рабочего объема аппарата, поскольку сырье (твердая фаза) загружается только в пространство под тарелкой, отсутствие близко установленной крышки не позволяет организовать эффективные рабочие условия в пространстве над тарелкой, невысокое содержание сухих веществ в полученном экстракте, невысокая удельная производительность аппарата.

Задачей предлагаемого технического решения является интенсификация процесса, повышение производительности и содержания сухих водорастворимых веществ в конечном продукте.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что замороженное при -18°C ягодное сырье в равных долях помещается в пространство под и над вибрационной тарелкой. В аппарат заливается вода при температуре 18±2°C в соотношении твердое/жидкое (Т/Ж)=j=0,5. Далее герметично устанавливается крышка на расстоянии 0,015 м от свободной поверхности жидкости в аппарате. С помощью вибрационной тарелки в рабочем объеме аппарата создается поле низкочастотных механических колебаний. В результате замороженное сырье интенсивно размораживается, измельчается, создается высокоразвитая и интенсивно обновляющаяся поверхность межфазового контакта, экстрагент интенсивно проникает в сырье, в поры плодов (ягод) и процесс переработки замороженного плодово-ягодного сырья в аппарате с вибрационной тарелкой, объединяющий операции размораживания, дробления и экстрагирования осуществляется за 18…20 минут.

Способ осуществляется следующим образом. Свежее плодово-ягодное сырье помещается в морозильную камеру, где и замораживается при температуре -18°C, после полной заморозки взвешивается необходимая порция и помещается в рабочий объем аппарата в равных долях под и над перфорированной тарелкой. Тарелка-диск из нержавеющей стали толщиной 3 мм и диаметром на 4 мм меньше внутреннего диаметра аппарата, перфорирована отверстиями диаметром 2,5 мм с долей свободного сечения 16,5%. Тарелка снабжена юбкой, направленной в обе стороны - вверх и вниз с одинаковой высотой, общая высота юбки 20 мм. Тарелка устанавливается на расстоянии 45 мм от дна аппарата. Далее в аппарат заливается вода температурой 18±2°C в соотношении (Т/Ж)=j=0,5, где Т - вес замороженных плодов или ягод; Ж - вес заливаемой воды. Крышка аппарата герметично устанавливается на расстоянии 0,015 м от уровня свободной поверхности жидкости в аппарате. Вибрационная тарелка приводится в возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости с частотой n=13,3…20 Гц и амплитудой А=7…8 мм. Вибрационное воздействие осуществляется в течение 18…20 минут до установления постоянной концентрации сухих водорастворимых веществ в экстракте. Далее аппарат опорожняют и проводят разделение полученной суспензии на экстракт и шрот. Содержание сухих водорастворимых веществ в экстракте 5,0…6,0% масс., что почти в 2 раза выше, чем в [2].

ПРИМЕР

Свежая ягода клюква помещается в морозильную камеру, где замораживается при температуре -18°C. После окончательной заморозки взвешивается 600 грамм ягоды и по 300 грамм помещается в пространство под тарелкой и над тарелкой. В аппарат заливается дистиллированная вода температурой 18±2°C в количестве Ж=Т/0,5=1200 грамм (соотношение фаз j=(Т/Ж)=0,5).

При диаметре аппарата 0,146 м диаметр тарелки составляет 0,142 м, ее толщина 3 мм, диаметр отверстий перфорации 2,5 мм, доля свободного сечения отверстий в тарелке 16,5%. Расстояние от тарелки до дна аппарата составляет 45 мм, расстояние от свободной поверхности жидкости в аппарате до герметичной крышки составляет 0,015 м. После установления крышки включается электродвигатель и перфорированная тарелка начинает совершать возвратно-поступательные движения в вертикальной плоскости с частотой 20 Гц и амплитудой 8 мм. Выход сухих веществ осуществляется следующим образом:

После завершения работы снимается крышка, вынимается перфорированная тарелка и аппарат опорожняется от суспензии, которая вначале разделяется на ситах, а затем на вакуум-фильтровальной установке.

Целевой продукт - экстракты могут быть использованы в пищевой и смежных отраслях промышленности в качестве пищевых добавок и красителей. Экстракты имеют цвет и запах, соответствующие цвету и запаху исходного сырья.

Предлагаемый способ позволяет повысить концентрацию сухих водорастворимых веществ в конечном продукте, увеличить коэффициент полезного использования объема аппарата и его производительность при меньшем расходе экстрагента.

Твердая фаза, оставшаяся после отделения экстракта, имеет частицы размером не более 1,5 мм и может быть в дальнейшем использована в качестве пищевых или кормовых добавок.

Литература

1. Сборник технологических инструкций по производству консервов. Том II. Консервы фруктовые, часть 2. - М.: «Петит», 1992. - с. 178…180.

2. Патент РФ №2341979 МПК⁷ A23L 1/212 Способ получения экстрактов / А.Ф. Сорокопуд, М.В. Суменков: заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, - №2007116408/13; заявл. 02.05.2007; опубл. 27.12.2008, Бюл. №36.